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2022-02-22 11:57:38
工程師指南：如何動態調整合適的輸出電壓
2022-02-22 11:57:38 來源: 電子創新網
作者：Frederik Dostal，ADI 現場應用工程師
電源通常設置為固定輸出電壓，以為電氣負載供電。然而，有些應用需要可變的供電電壓。例如，在某些情況下，如果根據相應的工作狀態調整內核電壓，微控制器可以更有效地運行。本文將展示如何使用為此目的而開發的專用數模轉換器(DAC)來即時調整電源的輸出電壓。
電壓轉換器的輸出電壓通常通過電阻分壓器設置。這對于固定電壓非常有效。但是，如果要改變輸出電壓，則必須調整分壓器的電阻值之一。這可以通過電位計動態完成。圖1顯示了一個這樣的簡單電路，它使用降壓拓撲結構的開關穩壓器IC。
圖1.電阻路徑中有電位計以調整輸出電壓的開關穩壓器
遺憾的是，在許多應用中，帶有電位計的電路（如圖1所示）并不是很實用。常常必須利用數字信號來設置電壓。一個不錯的方案是將較小的正或負電流饋入FB節點。專門為動態調整輸出電壓而開發的小型DAC可用于此目的。
圖2顯示了一個電路實例，其中包含一個未明確指定的電壓轉換器，LTC7106DAC插入反饋路徑的接線中。原則上，任何帶有外部可接觸反饋引腳的電壓轉換器都可以這樣運行。
LTC7106具有一個電流輸出，其電流饋入電阻分壓器，因此對于不同的輸出電壓，開關穩壓器IC的基準電壓出現在開關穩壓器的FB引腳上。這樣，當FB引腳收到所需的調節電壓時，輸出電壓即被設定。
與許多其他具有電流輸出的DAC不同，LTC7106設計為只要不存在有效的數字命令，IDAC引腳上就沒有電流流動。因此，在電路啟動期間不會設置不需要的電壓。
圖2.用于動態調整開關穩壓器輸出電壓的LTC7106 DAC
LTC7106是一款7位DAC，可根據應用需要以每LSB 1 μA或每LSB 4 μA的方式運行。最高分辨率是通過每LSB 1 μA實現的。建議將開關穩壓器的電阻分壓器設置為每LTC7106 LSB 1 μA。
電流DAC的輸出在正范圍內具有±0.8%的精度，在負范圍內具有±1.5%的精度，每種精度都是在允許的全部溫度范圍內測定的。
圖3.LTpowerPlay圖形用戶界面，通過PMBus或I2C控制LTC7106
圖3顯示了圖形用戶界面LTpowerPlay?，可利用它來輕松地對LTC7106進行編程。
當然，即使在采用LTC7106的電路中，輸出電壓的可調范圍也存在限制。開關穩壓器或線性穩壓器只能產生預期的電壓。線性穩壓器或降壓開關穩壓器只能產生低于輸入電壓的輸出電壓。另外，建議檢查電壓轉換電路以確保控制環路穩定，并且輸出電壓紋波在期望輸出電壓的合理范圍內。
利用LTC7106等小型電流型DAC可以輕松實現輸出電壓的動態調整。該功能設計為以盡量少的接線實現可靠運行。
作者簡介
Frederik Dostal曾就讀于德國埃爾蘭根大學微電子學專業。他于2001年開始工作，涉足電源管理業務，曾擔任各種應用工程師職位，并在亞利桑那州鳳凰城工作了4年，負責開關模式電源。他于2009年加入ADI公司，并在慕尼黑ADI公司擔任電源管理現場應用工程師。聯系方式：frederik.dostal@analog.com。
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